2026-08-05
في أغسطس 2026، نشر باحثون من معهد بكين للتكنولوجيا دراسة رائدة فيالاتصالات الطبيعية، مقترح استراتيجية مستوحاة من البيولوجيا تتغلب على "القوة مقابل الصلابة" القائمة منذ فترة طويلة في المكونات المركبة المصفوفة بالسيراميك (CMCs).
التحدي
تعتبر CMCs حاسمة للمركبات فائقة الصوت ومكونات قسم محرك الطائرات الساخن. ومع ذلك، واجه تصميم الواجهة منذ فترة طويلة معضلة:
| نوع الواجهة | المشكلة |
|---|---|
| قوية جداً | كسر في الألياف الهشة، صلابة منخفضة |
| ضعيف جداً | نقل حمولة ضعيف، قوة منخفضة |
المقاربات التقليدية هي مجرد حل وسط بين القوة والصلابة
الاختراق
مستوحاة من بنية الجسر المعدني في ناكر، صمم الفريقواجهة الكربون البيولوجية المنسوبةمن خلال إنشاء النانوبورات في واجهة الألياف/المصفوفة،التحكم غير المتماثلمن قوة الربط بين الواجهات والإجهاد الاحتكاكي.
تتخلص الواجهة بسهولة عند اقتراب الشقوق ، ومع ذلك تحافظ على الاحتكاك العالي أثناء انزلاق الألياف - تصميم "للوظائف المزدوجة" الذي يكسر المقايضة.
نتائج الأداء
مستوى المكونات المصغرة:
- قوة الشد:903 MPa 38% أعلىأكثر من نظرائها من الواجهات الكثيفة
-
طاقة الكسر: 1.8 مرات أعلى
مستوى المركب الثلاثي الأبعاد:
-
قوة الشد في درجة حرارة الغرفة: 158.5 MPa385.4 مبا(~1تحسن 4 مرات)
-
قوة الشد عند 1200 درجة مئوية: 80.0 مبا308.1 مبا
لماذا يعمل
| الآلية | التأثير |
|---|---|
| النانوبورات تركز على الإجهاد | يؤدي إلى بدء التشقق الصغير والتفرع |
| مسار الشق يصبح منحرفاً | تبديد الطاقة المحسن |
| أسطح الكسور الخام | زيادة الاحتكاك ونقل الحمل |
| العديد من الشقوق الصغيرة مقابل الشقوق الكبيرة | تحمل أكبر للأضرار |
حققت اللوحة المركبة ذات الواجهة المسامة كثافة الشق الرئيسية 19 / ملم (مقارنة بـ 10 / ملم) ، مع فتحات شق أصغر ، مما يعني أن الطاقة تم استخدامها لتوليد شقوق صغيرة جديدة بدلاً من توسيع الشقوق الموجودة.
